Клеточные органоиды
Немембранные (клеточный центр, рибосомы)
Рибосомы
Состоят из комплекса РНК и белка, образуются в ядрышке.
Состоят из 2-х субъединиц: 40S и 60S, в сумме 80S.
Малая: белки + 18S рРНК
Б
ольшая:
белки + 28S рРНК
белки + 5,8S рРНК
белки + 5S рРНК
В рибосоме примерно 70 видов белков.
18, 28, 5,8 S рРНК образуются в ядрышке: там рибосомальные гены
5S рРНК образуется в ядре, но не входит в состав ядрышка: на других участках.
S – единицы Сведберга: когда центрифугируют клетку, смотрят скорость оседания, которая связана с размером, массой, формой, плотностью
Функция – трансляция (синтез белка)
Пока трансляция не идёт, рибосомы разделяются на две субъединицы и в таком виде находятся в цитозоле, и только когда приходит информационная, или матричная, РНК, они садятся на неё и объединяются. Для того, чтобы они сели на иРНК, нужны Мg 2+, белковые факторы и гуанозинтрифосфат (ГТФ).
Обычно не синтезируется одна молекула: если процесс пошёл, то на одну иРНКсадится множество рибосом
Процесс трансляции состоит из 3-х фаз:
Инициация
Элонгация
Терминация (тогда, когда рибосома доходит до стоп-кодона УАА, УАГ или УГА)
Синтезироваться белки могут как на свободных рибосомах, так и на тех, которые находятся на шЭПС.
На шЭПС они садятся только в тот момент, когда идёт синтез белка. Если в клетке много шЭПС, это всегда говорит о том, что сейчас, в данный момент, идёт активный синтез белка.
На свободных рибосомах (полисомах) синтезируются белки цитоплазмы, цитоскелета, многие белки ядра (структурные), многие структурные белки митохондрий, белки пероксисом.
В нервных клетках полисом очень много, причём их больше, чем шЭПС, т.к. микротрубочки хоть и стабильны, но всё же должны обновляться, а они очень длинные.
На шЭПС синтезируются: белки ЭПС, АГ, некоторые белки мтх, все белки плазматических мембран, белки лизосом, секреторные белки (белки на экскрецию, вывод наружу).
После синтеза белка образуется первичная цепь, которую должен сложить Аппарат Гольджи, но который иногда сам может сложиться правильно.
Итак, после трансляции:
1) белок сложился сам
2) фолдинг белков при помощи шаперонов
3) шаперонам не удалось сложить – тогда навешивается метка смерти, и он направляется в протеасому, где разбивается на АК
Шаппероны, шаперонины обеспечивают фолдинг белков; шапероны и шаперонины – белки теплового шока (БТШ, hsp – heat shock proteins)
Шапероны – hsp 70
Шаперонины – hsp 60 ( вспомогательные)
Когда белок синтезируется, к нему присоединяются шапероны (несколько), и они складывают белок с помощью энергии АТФ.
*рисунок*шапероны на белке -> шапероны отсоединяются, сложив белок
Но часть белков, несмотря на работу шаперонов, не складывается. Тогда шаперонины формируют структуру «бочка с крышкой» и симметричную ей; бочки работают по очереди.
Крышка открывается, туда заходит белок, используется энергия 7 молекул АТФ.
Стрелки – возможные исходы.
Красным обозначен destruction box; если белок правильно сложен, он «прячется» внутри молекулы, если же нет – торчит наружу.
Если после этого белок не удалось сложить, то к destruction box пришивают убиквитиновое дерево – метку смерти (белки-убиквитины). Иногда в этот момент белок складывается (пугается? ), и убиквитиновая метка отваливается.
Белок с меткой (если не сложился) идёт в протеасому.
В протеасоме есть крышка и кольца с АТФ, сама она состоит из двух симметричных структур, которые работают по очереди.
В момент закидывания белка в открытую крышку убиквитиновое дерево отваливается и остаётся для дальнейшего использования.
Ферменты протеасомы режут белок на АК или пептиды с помощью АТФ; если это пептиды, то в цитоплазме их дорезает до конца (до АК) аминопептидаза, АК используются сразу.
Протеасомы разбирают неправильно сложенные или повреждённые белки, а также избыток белков и митотические циклины (запускают митоз: если их не разбирать, клетка всё время будет делиться) после запуска.
Мембранные органоиды
ЭПС
А) Гладкая ЭПС – система переплетающихся трубочек, состоящих из одной мембраны.
Функции:
- синтез мембранных и всех внутриклеточных липидов;
- детоксикация вредных веществ (их много в гепатоцитах);
- депонирование Са2+, который связывают с белками (особенно в поперечнополосатой мышечной ткани; в мышечных тканях связывают с кальсеквестрином, в немышечных – с кальретикулином);
- синтез стероидных гормонов (развита в клетках коркового слоя надпочечников).
Б) Шероховатая, или гранулярная ЭПС
Процесс посадки:
*рисунок рибосомы с сигнальным пептидом 15-30 АК на конце синтезируемого белка: фаза инициации*
Если сигнальный пептид говорит, что нужно синтезироваться на шЭПС, происходит присоединение SRP-частицы (сигналраспознающей), к которой присоединяется гуаниндифосфат (ГДФ).
ГДФ уходит, на его место приходит ГТФ (точно уходит-приходит? Там не происходит фосфорилирования? В лекции именно такими словами)
Тогда наступает арест элонгации.
Рибосома садится на мембрану шЭПС, присоединяется к причальным белкам (розовые)
Происходит гидролиз ГТФ. SRP-частица с ГДФ отщепляется и уходит, а рибосома переносится на канал-транслокон (снялся арест элонгации).
Белок выходит в просвет мембраны шЭПС.
А) Если белок должен быть в просвете шЭПС
*рисунок : белок свободным концом прикрепляется к мембране ЭПС (после этого открепляется от рибосомы, затем отходит от мембраны с помощью пептидаз внутрь просвета и складывается шаперонами)*
Б) Если нужен мембранный белок
*рисунок: белок не отщепляется от мембраны, а закрепляется там и торчит вниз*
*рисунок: белок не отщепляется от мембраны, а закрепляется там и торчит вверх*
->
*рисунок: в иРНК закодирован стоп-трансфер, который ограничивает перенос белка через транслокон, и как только эта часть попадёт в мембрану, перенос остановится. Протеазы отщепляют второй конец белка от мембраны -> single span*
*рисунок: нужен мультиспен, тогда после первого стоп-трансфера рибосома перескакивает на соседний транслокон, где заканчивает синтез, в процессе которого обнаруживается второй стоп-трансфер*
Функции шЭПС:
- синтез белка;
- модификация белков (котрансляционная и посттрансляционная);
- транспорт;
- начальные этапы сортировки белков.
Котрансляционные модификации:
«Навешивание углеводов» - гликозирование. «Полисахаридное дерево» чаще навешивается к АК аспарагину (есть дополнительная –NH2, не задействованная в образовании пептидной связи)
*рисунок: идёт синтез белка: в просвет «свешивается» белок, в другом транслоконе виден просветный белок кальнексин*
Оранжевым N-ацетилглюкозамин (их 2)
Розовый треугольник – манноза (их 9)
Розовый круг – глюкоза (их3)
Когда белок показывается в просвете, ферменты «навешивают» на него готовое дерево через аспарагин или другую диаминовую кислоту.
Белок полностью опускается в просвет.
Кальнексин связывается с глюкозами и держит белок до тех пор, пока он не свернётся сам или с помощью шаперонов.
(В процессе модификаций может происходить фосфорилирование, ацетилирование и т.д. – в зависимости от того, какой белок нужен)
Посттрансляционные модификации:
Когда белок сложился, при отсоединении ферменты отрезают 3 глюкозы и одну маннозу – остаётся 2 N-ацетилглюкозамина и 8 манноз.
В таком виде белок идёт в АГ.
После всех модификаций в шЭПС от её exit-сайтов, способных к образованию пузырьков, отшнуровываются везикулы и идут в АГ; белки могут быть как в их мембране, так и в просвете.